肥満における微小血管機能不全

座りがちなクラス2以上の肥満[体格指数（BMI）＞35kg/m2、腹囲＞40インチ（男性）または＞35インチ（女性）】の男女（18～45歳）25名が参加する。これらの実験。 プロトコルの侵襲的な性質のため、18 歳未満の個人は調査されません。 45 歳を超える個人は、加齢に伴う内皮機能の低下のため調査されません。 人種、性別、社会経済的地位に関する制限はありません。 女性は閉経前であり、エストロゲン/プロゲスチン併用ホルモン避妊療法（経口錠剤、経皮パッチまたは膣リング）を受けており、ホルモン避妊薬療法の7日間の不活動（プラセボ）期（女性の卵胞期初期に相当）内に研究が行われます。正常な月経周期; 血中エストラジオール分析によって確認されます。 内皮機能に対するエストラジオールのプラスの効果が知られているため、血漿エストラジオール濃度が最も低いホルモン避妊療法の段階で女性を研究する際の一貫性を確保することが重要です。 座りがちな肥満の人は、過去 6 か月間体重が安定しており、メタボリック シンドロームを患っています。 メタボリックシンドロームは、成人における高血中コレステロールの検出、評価、および治療に関する国家コレステロール教育プログラム専門家委員会の第 3 回報告書 (成人治療パネル III) のメタボリックシンドロームとして最も広く使用されている基準に従って定義されます。 メタボリックシンドロームの人は、以下のうち少なくとも 3 つを持っています:1) 腹囲で測定した中枢性肥満 (男性 > 40 インチ、女性 > 35 インチ)。 2) 空腹時血中トリグリセリド > 150 mg/dL; 3) 男性の血中 HDL コレステロールは 40 mg/dL 未満、女性は 50 mg/dL 未満。 4) 血圧 > 130/85 mmHg; ５）空腹時血糖＞１１０ｍｇ／ｄＬ、および（ＡＴＰ ＩＩＩによらず）２時間ＧＴＴ血糖値が１４０〜２００ｍｇ／ｄＬ。

この研究に参加する前に、被験者は病歴、身体検査、心血管疾患と2型糖尿病のスクリーニングを受けます。 評価は、段階的なトレッドミル負荷テスト、血液化学、二重 X 線吸光光度計 (DXA) による体組成分析、および最小胴囲 (剣状突起と臍の間) の測定で構成されます。

除外 目的を持った持久運動トレーニング（1 日あたり 20 分以上、週に 1 日以上）に参加している被験者は除外されます。 閉経前の女性被験者は妊娠中または授乳中ではなく、過去 1 年間規則正しい月経周期を持っていなければなりません。 すべての被験者は心血管疾患および末梢血管疾患の検査を受けます。 中枢循環または末梢循環に影響を与える可能性のある薬を服用している人、非ステロイド性抗炎症薬またはセロトニン再取り込み阻害剤を服用している人、喫煙または噛みタバコを吸っている人、糖尿病（空腹時血糖値 > 125 mg/dL）、高血圧 > 160/95 mmHg（個人）メタボリックシンドローム、うっ血性心不全、狭心症、または末梢血管疾患を有する個人のより均一なグループを維持するために、糖尿病および高度の高血圧を有する患者は除外されます。 安静時または運動中に 1 mm 以上の ST セグメント低下を反映する重篤な不整脈および/または急性心筋虚血の証拠がある個人は除外されます。 慢性感染症、脳卒中による麻痺、進行したパーキンソン病、重度の関節リウマチ、または運動トレーニング課題の遂行を妨げるその他の重篤な整形外科的問題を抱えている人は除外されます。 これらの薬剤の一部は内皮依存性の血管拡張を改善することが示されているため、被験者は調査前の少なくとも2週間は抗酸化剤、ハーブまたはビタミンのサプリメントを摂取することを許可されません。 被験者は実験当日にカフェインを摂取することはできません。 トレーニングプログラム中に体重が5%を超えて変化した場合、または運動遵守率が運動セッションまたは総運動時間の90%未満である場合、被験者は除外されます。

期間: 対象者は、この助成金の 3 か月から 28 か月の間に募集、スクリーニング、登録、検査されます。 被験者の募集手順と必要な物資の調達は、プロジェクトの最初の 2 か月間で行われます。 対象者の追加募集、スクリーニングおよび検査は、1 か月サイクルで、その後 25 か月にわたり、1 サイクルあたり約 1 人の割合で行われます。 したがって、参加者に対して 8 週間の運動トレーニングの前後に 25 回の微小透析実験が行われ、合計 50 回の微小透析実験が行われます。 したがって、この計画では、テスト月中に平均して月に 2 回の微小透析検査が必要になります。 これらの被験者の検査には、微小透析手順に 6 時間が含まれます。 サンプルの生化学分析には実験ごとに約 6 時間、データ削減には実験ごとにさらに 5 時間がかかります。 被験者の募集、予備検査、フォローアップには追加の時間 (週あたり 5 時間) が必要です。 したがって、採用とテストの目標は、割り当てられた人員と労力の割合、および助成金に請求されない人員とリソースを考慮すると現実的です。

微小透析（運動トレーニングの前後）：

被験者は一晩絶食した後、ヒックナー研究室に報告します。 被験者が静かに休んでいる間に、一晩絶食した状態で肘前静脈から採血し、従来型（インスリン、グルコース、脂質、C 反応性タンパク質）および非従来型［（サイトカイン TNF-α、IL-6、 EMD Millipore の ELISA または当社の臨床分析装置を使用した、IL-13、細胞間接着分子-1 (ICAM-1)、血管接着分子-1 (VCAM-1) および P-セレクチン] 血液中の心臓代謝性疾患リスク/炎症マーカー(ベックマン アクセス システム)。 さらに、血漿グルタチオン (GSH/GSSG) は、Percipio Biosciences (Bioxytech GSH/GSSG) のキットを使用して、全身性酸化ストレスのマーカーとして分析されます。

微小透析手順 7 つの微小透析プローブ (CMA 20: 10mm * 0.5 mm 20キロダルトンカットオフ膜、プローブシャフトの長さ 5 cm、入口チューブと出口チューブ 20cm、CMA/Microdiaracy、ストックホルム、スウェーデン) を 3 cm 離して広腸に経皮的に挿入します。局所麻酔（1％リドカイン）下で無菌技術を使用して、大腿四頭筋群の外側筋（脚あたり3〜4個のプローブ）を使用します。 プローブは、表 2 のスケジュールに従って、CMA/102 微量注入ポンプ (CMA/Microdialysis、ストックホルム、スウェーデン) を使用して、2.0 μL/分の速度で適切な溶液で灌流されます。

対照灌流溶液は、5 mM エタノールを含む滅菌生理食塩水から構成されます (血流/微小血管交換測定用)。 プローブのうちの 2 つは最初にこの対照溶液で灌流され、他のプローブは NADPH オキシダーゼ阻害剤で灌流されます。 被験者は、プローブ挿入からの回復と局所環境との灌流液の平衡化を可能にするために、60分間座ったまま休息します。 フェーズ 1: NADPH オキシダーゼ阻害剤の非存在下 (プローブ 1) および存在下 (プローブ 3 ～ 7) での基礎栄養流量を測定するために、3 つの 10 分間透析液サンプルをその後 30 分間にわたってキャップ付きの 150 µL ポリエチレン収集バイアルに収集します。 SNP 灌流前のプローブ内制御期間として機能します (プローブ 2)。 フェーズ 2: 2 番目のプローブの灌流液は、コントロール溶液と 50 mM ニトロプルシド ナトリウム (SNP: 非内皮依存性変化をコントロールするため) を含むように変更されます。 100 μM Amplex UltraRed および 1 U/mL ホースラディッシュ ペルオキシダーゼ (HRP) が、in vivo H2O2 生成の測定のために他のプローブの灌流液に追加されます。 次に、スーパーオキシドジスムターゼの非存在下でこれらの測定値を提供するために、20 分間の透析液サンプルを 3 つ、その後の 60 分間にわたって収集します。 フェーズ 3: 次に、10 U/mL スーパーオキシド ジスムターゼ (SOD) を、Amplex UltraRed/HRP を含む灌流液に添加します。 3 つの 20 分間の透析液サンプルをその後の 60 分間にわたって収集し、SNP、1 mM アポシニン、100nM MitoTempo、100uM MitoTempo + アポシニン、100nM GKT 137831、または 100nM GKT 137831 + アポシニンの非存在下での効果を測定します。 SOD。 フェーズ 4: プローブ 2 ～ 7 の灌流液を、対照溶液と 50 mM Ach (内皮依存性変化を決定するため)、または 50 mM ACh + 1 mM アポシニン、100nM MitoTempo、100uM MitoTempo+ のいずれかを含むように変更します。アポシニン、100nM GKT 137831、または 100nM GKT 137831 + アポシニン (NADPH オキシダーゼまたはミトコンドリア ROS 産生の阻害により内皮依存性応答が改善されるかどうかを確認するため)。 次に、プローブを 60 分間灌流して、局所環境との平衡化を可能にします。 次に、NADPH オキシダーゼまたはミトコンドリア ROS 阻害の存在下および非存在下での ACH の栄養流動効果を測定するために、10 分間のサンプルを 3 つその後の 30 分間にわたって収集します。 Amplex UltraRed と HRP が灌流媒体に添加された各サンプルについて、30 μL の透析液がラボ用蛍光光度計で H2O2 について直ちに測定されます。 血流が測定される各サンプルについて、透析液は 4 °C で保存され、24 時間以内にエタノール (血流/微小血管交換) が分析されます。 すべての灌流液と透析液は光暴露から保護されます。

微小透析エタノール流出/流入比 エタノール (5 mM) は、以前の出版物 30 ～ 32 に記載されているように、微小透析プローブ領域の栄養血流/微小血管交換を監視するために灌流媒体に含まれます。

ピーク有酸素能力の決定 (運動トレーニングの前後):

すべての被験者は、研究への登録時とトレーニングプログラムの完了時にトレッドミルで標準化された最大運動テストを実行します。 被験者は、5 分間のウォームアップ期間中に速度と傾斜 (3 ～ 6 km/hr-1、0 ～ 5%) を個別に調整します。 ウォームアップ期間の後、被験者の呼気Ｏ ２ およびＣＯ ２ は、開回路スパイロメトリー（ＴｒｕｅＯｎｅ ２４００；Ｐａｒｖｏｍｅｄｉｃｓ；ユタ州ソルトレイクシティ）によって継続的に監視される。 VO2peak テストは、速度が一定で、VO2peak に達するまで 2 分ごとに傾斜が 2% 増加するランプ プロトコルを使用して実行されます。 開始速度はウォームアップ速度と心拍数に基づいて個別に調整され、8 ～ 12 分以内に VO2peak が得られるようにします。

トレーニングプロトコル すべての参加者は、週に 3 回、連続しない日に有酸素インターバル運動トレーニングを 8 週間実施します。 運動には、トレッドミルで坂道を歩いたり走ったりすることが含まれます。 被験者は、最大心拍数（VO2peak テスト中に測定された HRmax）の 70% で 10 分間ウォームアップした後、HRmax の 90% で 4 分間のインターバルを 4 回実行し、インターバル間に HRmax の 70% で 3 分間のアクティブリカバリーを行います。 5 分間のクールダウン期間があり、合計の運動時間は 40 分になります。

体組成の測定 除脂肪量、脂肪量、および体脂肪率は、二重エネルギー X 線吸光光度法 (DXA; GE Lunar Prodigy Advance、ウィスコンシン州マディソン) を使用して測定されます。 BMI（BMI：kg/m2）を計算するために、体重と身長を測定します。 最小ウエスト周囲径と最大ヒップ周囲径も測定され、w/h 比およびウエスト周囲径と心臓代謝疾患のリスクとの関係により、統計分析の共変量として使用される可能性があります。

酸化ストレスの筋肉マーカー:

したがって、生検手順に同意した参加者に対しては、トレーニングの前後に安静状態で生検が行われます。 経皮筋生検は、無菌手順を使用し、局所麻酔（1% リドカイン）の投与後に、大腿四頭筋群（提案された運動トレーニングへの適応を受けている）の外側広筋から取得されます。